CN110557559B - 图像处理设备、图像处理方法和存储介质 - Google Patents

图像处理设备、图像处理方法和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种图像处理设备、图像处理方法和存储介质。所述图像处理设备包括：第一计算部件，用于针对输入图像计算在相对于焦点位置的景深内的第一范围；第二计算部件，用于针对所述输入图像计算在相对于所述焦点位置的景深内的第二范围，所述第二范围对应于相对于为了拍摄所述输入图像而采用的光圈值虚拟地改变了预定量的光圈值；以及显示控制部件，用于根据为了拍摄所述输入图像而采用的摄像模式，将所述第一范围或所述第二范围中的区域显示在显示部件上，使得所述第一范围或所述第二范围中的区域能够区别于除所述第一范围或所述第二范围中的区域以外的区域。

Description

图像处理设备、图像处理方法和存储介质
技术领域
本发明涉及进行用以修改所拍摄到的图像并将修改后的图像显示在监视器上的图像处理设备。
背景技术
传统上，将采用液晶显示器(LCD)等的电子取景器(EVF)用于数字照相机以使得用户能够确认被摄体。此外，已知有如下的技术，该技术用于将叠加有当前焦点位置的图像显示在EVF上，以使得用户能够在确认被摄体是否聚焦以及视野深度(景深)等的同时进行摄像。
例如，日本特开2016-4163公开了如下的技术，该技术用于将用于指定焦点位置的信息叠加在图像上，将该图像显示在EVF上，并且根据焦点位置和被摄体的位置之间的关系来改变用于指定焦点位置的信息的显示状态。据称，根据日本特开2016-4163，在用户指定要聚焦的位置时，用户也可以直观且容易地指定深度方向上的位置。
然而，在摄像模式或要拍摄的场景改变的情况下，日本特开2016-4163中所公开的结构不总是显示满足用户的摄像意图的信息。此外，用户需要在画面上指定焦点位置和景深的范围，并且用户难以在查看取景器的同时调整这两者并进行摄像。
发明内容
本发明是有鉴于上述问题而作出的，并且提供可以减轻在用户调整焦点位置和景深以进行摄像时对用户的负担的图像处理设备。
根据本发明的第一方面，提供一种图像处理设备，包括：第一计算部件，用于针对输入图像计算在相对于焦点位置的景深内的第一范围；第二计算部件，用于针对所述输入图像计算在相对于所述焦点位置的景深内的第二范围，所述第二范围对应于相对于为了拍摄所述输入图像而采用的光圈值虚拟地改变了预定量的光圈值；以及显示控制部件，用于根据为了拍摄所述输入图像而采用的摄像模式，将所述第一范围或所述第二范围中的区域显示在显示部件上，使得所述第一范围或所述第二范围中的区域能够区别于除所述第一范围或所述第二范围中的区域以外的区域。
根据本发明的第二方面，提供一种图像处理设备，包括：第一计算部件，用于针对输入图像计算在相对于焦点位置的景深内的第一范围；第二计算部件，用于针对所述输入图像计算在相对于所述焦点位置的景深内的第二范围，所述第二范围对应于相对于为了拍摄所述输入图像而采用的光圈值虚拟地改变了预定量的光圈值；以及显示控制部件，用于根据为了拍摄所述输入图像而采用的焦点调整信息，将所述第一范围或所述第二范围中的区域显示在显示部件上，使得所述第一范围或所述第二范围中的区域能够区别于除所述第一范围或所述第二范围中的区域以外的区域。
根据本发明的第三方面，提供一种图像处理方法，包括：针对输入图像计算在相对于焦点位置的景深内的第一范围；针对所述输入图像计算在相对于所述焦点位置的景深内的第二范围，所述第二范围对应于相对于为了拍摄所述输入图像而采用的光圈值虚拟地改变了预定量的光圈值；以及根据为了拍摄所述输入图像而采用的摄像模式，将所述第一范围或所述第二范围中的区域显示在显示部件上，使得所述第一范围或所述第二范围中的区域能够区别于除所述第一范围或所述第二范围中的区域以外的区域。
根据本发明的第四方面，提供一种图像处理方法，包括：针对输入图像计算在相对于焦点位置的景深内的第一范围；针对所述输入图像计算在相对于所述焦点位置的景深内的第二范围，所述第二范围对应于相对于为了拍摄所述输入图像而采用的光圈值虚拟地改变了预定量的光圈值；以及根据为了拍摄所述输入图像而采用的焦点调整信息，将所述第一范围或所述第二范围中的区域显示在显示部件上，使得所述第一范围或所述第二范围中的区域能够区别于除所述第一范围或所述第二范围中的区域以外的区域。
根据本发明的第五方面，提供一种计算机可读存储介质，其存储有用于使计算机能够用作图像处理设备的各部件的程序，所述图像处理设备包括：第一计算部件，用于针对输入图像计算在相对于焦点位置的景深内的第一范围；第二计算部件，用于针对所述输入图像计算在相对于所述焦点位置的景深内的第二范围，所述第二范围对应于相对于为了拍摄所述输入图像而采用的光圈值虚拟地改变了预定量的光圈值；以及显示控制部件，用于根据为了拍摄所述输入图像而采用的摄像模式，将所述第一范围或所述第二范围中的区域显示在显示部件上，使得所述第一范围或所述第二范围中的区域能够区别于除所述第一范围或所述第二范围中的区域以外的区域。
通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的更多特征将变得明显。
附图说明
图1是示出作为根据本发明的图像处理设备的第一实施例的摄像设备的结构的框图。
图2A和2B示出根据第一实施例的图像传感器的结构。
图3是示出根据第一实施例的图像处理单元的框图。
图4是示出根据第一实施例的图像处理设备的操作的流程图。
图5示出根据第一实施例的输入图像。
图6A和6B示出根据第一实施例的边缘图像和散焦分布图。
图7示出根据第一实施例的散焦值的直方图以及景深范围。
图8示出根据第一实施例的显示图像。
图9A和9B示出根据第一实施例的用于计算光圈改变的级数的方法。
图10示出根据第一实施例的第二景深范围。
图11示出根据第一实施例的显示图像。
图12示出根据第一实施例的输入图像的其它示例。
图13A和13B示出根据第一实施例的边缘图像和散焦分布图。
图14示出根据第一实施例的散焦值的直方图以及景深范围。
图15示出根据第一实施例的显示图像的其它示例。
图16是示出根据第二实施例的图像处理设备的操作的流程图。
具体实施方式
以下参考附图来详细说明本发明的实施例。
第一实施例
本实施例说明如下的示例：用户在查看EVF并调整聚焦范围的同时，使用诸如数字照相机等的摄像设备来对用户附近的多个人物进行摄像。在本实施例中，设想用户以用户通过移动镜头单元的调焦环来调整焦点的手动调焦(MF)模式进行摄像。然而，本实施例中所述的技术也适用于其它使用模式，诸如用户触摸电子取景器(EVF)的画面的一部分以指定焦点位置的模式、以及使用自动调焦(AF)功能来进行摄像的模式等。此外，尽管以下说明摄像设备作为图像处理设备的示例，但根据本发明的图像处理设备不限于摄像设备，并且可以是个人计算机(PC)等。
图1是示出作为根据本发明的图像处理设备的第一实施例的摄像设备100的结构的框图。在图1中，摄像光学系统101包括包含变焦透镜和调焦透镜等的一组透镜、光圈调整装置和快门装置。该摄像光学系统101调整到达摄像单元102的被摄体图像的倍率、焦点位置或光量。摄像单元102包括诸如CCD传感器或CMOS传感器等的图像传感器，该图像传感器对穿过了摄像光学系统101的来自被摄体的光束进行光电转换，以将该光束转换成电气信号。
A/D转换单元103将所输入的模拟图像信号转换成数字图像信号。图像处理单元104除进行典型的信号处理之外，还进行根据本实施例的用以修改显示图像的处理。图像处理单元104除针对从A/D转换单元103输出的图像之外，还可以针对从记录单元110读出的图像进行相同的图像处理。
控制单元105计算摄像所用的曝光值以获得具有适当亮度的输入图像，并且控制摄像光学系统101和摄像单元102以控制光圈、快门速度和图像传感器的模拟增益，从而实现这样的曝光值。
显示单元106将从图像处理单元104输出的图像顺次显示在诸如液晶装置(LCD)等的显示构件上，并由此用作电子取景器(EVF)。记录单元107具有记录图像的功能，并且可以包括信息记录介质，该信息记录介质是使用安装有半导体存储器的存储卡、或者容纳诸如磁光盘等的转动记录构件的封装体等形成的。
图2A和2B示出摄像单元102中所包括的图像传感器102A。图2A示出图像传感器102A的像素的排列。图2B是图像传感器102A的单位像素302的放大图，并且示出各单位像素302包括微透镜301以及一对光电转换元件303A和304B。如图2A所示，单位像素302二维地且规则地排列在图像传感器102A上。
图3是示出图像处理单元104的内部结构的框图。在图3中，信号处理单元201进行诸如降噪处理和显像处理等的典型信号处理，并且还进行通过伽马转换等的色调压缩处理，以将图像的色调压缩到预定输出范围。摄像信息获取单元202获取摄像所用的各种信息，诸如用户为了摄像而设置了的摄像模式、焦距、光圈值和曝光时间等。
边缘生成单元203进行用以从信号处理单元201所输出的图像生成边缘信号的处理。散焦计算单元204基于由穿过摄像光学系统101的出射光瞳的不同区域的光束形成的被摄体的多个图像之间的相位差，来生成示出所拍摄到的图像的散焦值的分布的散焦分布图。直方图计算单元205生成针对散焦计算单元204所生成的散焦分布图的直方图。显示修改处理单元206使用来自边缘生成单元203和散焦计算单元204的输出，来进行用以修改信号处理单元201处理后的图像以将该图像显示在显示单元106上的处理。
以下参考图4所示的流程图来说明当用户在查看EVF的同时调整聚焦范围以拍摄静止图像时所进行的显示修改处理的详情。图5的图像501示出与本处理有关的输入图像的示例，并且示出在从摄像设备100观看时三个人物502、503和504从近侧到远侧排成一列的场景。
在步骤S401中，边缘生成单元203将Bpf(带通滤波器)应用于输入图像501以生成边缘图像。具体地，边缘生成单元203将通过在水平方向和垂直方向上向输入图像应用滤波器[-1 0 2 0-1]所获得的信号与输入图像相加。注意，用于生成边缘图像的方法不限于上述示例，并且可以是其它方法，诸如通过计算已应用了Lpf(低通滤波器)的图像和原始图像之间的差分来提取边缘分量的方法等。图6A的图像601是如此得到的边缘图像。
在步骤S402中，散焦计算单元204生成针对输入图像501的散焦分布图。具体地，使用诸如日本特开2016-9062中所描述的方法等的已知方法来计算各像素的散焦值并生成散焦分布图。图6B的图像602是如此得到的散焦分布图。在图像602中，深度方向的中间的人物503的区域具有表示聚焦状态的值，近侧的人物502表示存在前景模糊的失焦状态，并且远侧的人物504表示存在背景模糊的失焦状态。
在步骤S403中，直方图计算单元205基于步骤S402中所生成的散焦分布图图像602来生成散焦值的直方图。图7示出如此得到的直方图。在该图中，利用虚线701表示的散焦值是0，这意味着完美聚焦。
在步骤S404中，使用步骤S403中所生成的散焦值的直方图来计算第一散焦范围。这里，第一散焦范围是被判断为包括在当前拍摄到的图像的景深内的散焦值的范围。为了计算第一散焦范围，将摄像信息获取单元202针对输入图像501所获得的光圈值表示为F，将可接受的模糊圆直径的值、即取决于摄像单元102的像素数和大小的值表示为δ，并且将该范围的上限值和下限值分别表示为+Fδ和-Fδ。因而，如图7的直方图所示，可以将散焦值在-Fδ～+Fδ的范围(灰色部分)内的区域判断为包括在深度内。
在步骤S405中，使用步骤在S404中计算出的第一散焦范围中所包括的像素数的比例作为场景信息，以控制用于在后续阶段进行处理以修改图像的方式。具体地，如果第一散焦范围中所包括的像素数与散焦分布图图像602中的总像素数的比例不小于80％(不小于预定比例)，则处理进入从步骤S406开始的修改处理，否则处理进入从步骤S407开始的修改处理。例如，如果在散焦分布图图像602中在深度内仅包括一个人物(即，人物503)、并且上述比例小于80％，则处理进入步骤S407。
在步骤S407中，显示修改处理单元206将显示修改处理应用于输入图像501。具体地，显示修改处理单元206进行用以将绿色的信号叠加在输入图像501中的如下区域上的处理(即，进行用以以可区分的方式显示这样的区域的处理)，其中对于该区域，步骤S401中所生成的边缘信号的值不小于预定值，并且步骤S402中所生成的散焦值包括在第一散焦范围中。图8的图像801是如此得到的图像。可以看出，绿色(粗线)仅叠加在深度方向的中间的人物503的边缘区域上，以使得明显(显示控制)。相比之下，绿色未叠加在其它两个人物(即，人物502和人物504)上，并且可以看出，这两个人物在深度外(在第一散焦范围外)。
在步骤S408中，摄像信息获取单元202获取与为了摄像而设置了的摄像模式有关的信息。如果摄像模式是用户可以适当地手动改变光圈值的模式(诸如光圈优先模式或手动模式等)，则处理进入步骤S409，并且如果摄像模式是诸如快门速度优先模式或自动模式等的其它模式(除光圈值可改变的摄像模式以外的模式)，则处理进入步骤S412。
在步骤S409中，散焦计算单元204计算两个虚拟光圈值。这里，虚拟光圈值是与当前光圈值不同的光圈值(已改变了预定量的光圈值)，并且可以使用以下的等式来计算。
Figure BDA0002079036360000081
Figure BDA0002079036360000082
这里，FV+和FV-表示虚拟光圈值，FR表示当前光圈值，并且N+和N-各自表示为了增大或减小景深而要改变光圈值的级数，其中N+和N-这两者都是根据FR所确定的常数。更具体地，在本实施例中，控制单元105确定光圈相对于当前光圈值虚拟地变宽或变窄的级数，并且计算在光圈变宽或变窄了该级数的情况下景深将如何改变并显示在显示单元106上。用户可以检查光圈值改变的级数以及景深如何改变，并且在确定光圈要改变的量时考虑这两者，以获得期望的景深。
如下确定用于使光圈虚拟地变宽或变窄的级数N+和级数N-。图9A和9B示出当前光圈值FR与用于虚拟地改变光圈值的级数N+和级数N-之间的关系。可以看出，随着FR的值增大，N+的值减小并且N-的值增大。这是因为对于较小的当前光圈值FR(较宽的光圈)，深度的变化量较小，并且目的是通过增大光圈值虚拟地改变的程度来增大深度的变化量。这样，通过根据当前光圈值改变光圈值虚拟地改变的量N+和N-，用户可以容易地掌握在光圈值改变时景深将如何改变。
注意，用于计算虚拟光圈值FV+和FV-的方法不限于上述方法，并且可以是诸如N+随着FR的增大而增大的方法等的其它方法。还可以允许用户自由地确定设置。例如，可以采用如下的方法：在FV-固定为最小光圈值的状态下显示光圈开放时的深度的同时，使用增大了1级的FV+作为光圈值来显示深度。
在步骤S410中，散焦计算单元204计算针对步骤S409中所计算出的虚拟光圈值FV+和FV-的第二散焦范围。为了计算第二散焦范围，与步骤S404一样，将在光圈值改变为较大值时的景深的上限值和下限值分别表示为+FV+δ和-FV+δ，并且将在光圈值改变为较小值时的景深的上限值和下限值分别表示为+FV-δ和-FV-δ。在图10中示出如此得到的第二散焦范围的示例。在该图中，两个第二散焦范围与步骤S404中所计算出的第一散焦范围相比分别更窄和更宽，这分别表示作为光圈值虚拟地改变的结果、深度减小或增大。
在步骤S411中，显示修改处理单元206还对在步骤S407中进行了修改处理的图像进行修改处理。具体地，进行以下处理：将用于绘制预定颜色的颜色信号叠加在第二散焦范围中包括了步骤S402中所生成的散焦值的区域上。在这里的步骤S410中，计算两个第二散焦范围，其中一个第二散焦范围用于光圈值增大的情况，并且另一第二散焦范围用于光圈值减小的情况。然而，颜色信号可以叠加到在深度内且包括在这两个范围其中之一中的区域上，或者可以将用于绘制不同颜色的颜色信号分别叠加在与这两个范围相对应的区域上。例如，将蓝色叠加到在光圈值增大时的深度内的区域上，并且将红色叠加到在光圈值减小时的深度内的区域上。结果，可以示出在光圈值改变时深度将改变的程度。
图11的图像1101包括如此得到的图像。在图8的图像801中，仅在深度方向的中间的人物503的边缘区域上叠加颜色信号，而在图11中，可以看出，还在近侧的人物502的边缘区域和远侧的人物504的边缘区域上叠加颜色信号(中等粗线)。因此，用户可以判断应调整多少程度的光圈值以将所有三个人物都放在深度内。
在步骤S412中，将显示修改处理单元206所生成的修改图像1101显示在显示单元106上。
另一方面，在步骤S405中，如果第一散焦范围中所包括的像素数与散焦分布图图像的总像素数的比例大于或等于80％，则处理进入步骤S406。满足该条件的摄像情形的示例是拍摄室外场景中的远景的图像的情形。
图12的图像1201是输入图像的示例，并且示出了在远处存在植物、河流和建筑物等的场景。图13A的图像1301是在图像1201是输入图像时在步骤S401中可以获得的边缘图像。图13B的图像1302是在图像1201是输入图像时在步骤S402中可以获得的散焦分布图。图14是在图像1201是输入图像时在步骤S403中可以获得的直方图。
在输入图像是图像1201的情况下，在步骤S404中散焦计算单元204所计算出的第一散焦范围是图14所示的直方图中的灰色部分1401。如从该图可以看出，第一散焦范围比在输入图像是图像501的情况下的图7所示的直方图中的第一散焦范围宽。这是因为，输入图像1201所示出的远景中的焦点被设置在远处并且实现了深焦点状态、即深度大。结果，在步骤S405的判断中，第一散焦范围中所包括的像素数与散焦分布图图像1302的总像素数的比例不小于80％，并且处理进入步骤S406。
在步骤S406中，显示修改处理单元206将显示修改处理应用于输入图像1201，并且在步骤S412中，将显示修改处理单元206所生成的修改图像显示在显示单元106上。具体地，显示修改处理单元206进行用以将黄色的信号叠加在输入图像501的如下区域上的处理，其中在该区域中，在步骤S401中生成的边缘信号的值不小于预定值，并且在步骤S402中生成的散焦值未包括在第一散焦范围中。此外，在显示单元106上显示图像时，进行用以使修改后的部分闪烁的处理。如果如步骤S407那样、进行用以将颜色信号叠加在第一散焦范围中包括了散焦值的区域上的处理，则颜色信号将叠加在图像1201的大部分上，并且在景深外的区域的可视性下降。上述处理是为了避免这种下降而进行的。图15所示的图像1501包括实际显示的图像，并且可以看出，最近的植物(离摄像设备最近的植物)明显(粗线)。结果，用户可以辨识出不闪烁的区域在景深内，并且闪烁的一些区域在景深外。
如上所述，执行根据本实施例的处理，通过该处理，获取到输入图像，图像处理单元104进行散焦计算和修改处理，并且将如此得到的图像显示在显示单元106上。利用根据本实施例的这种结构，使用适合于用户进行摄像的方式且适用于用户所拍摄的场景的方法来显示与景深有关的信息。结果，可以减轻在用户调整焦点位置和深度以进行摄像时对用户的负担。
尽管进行根据本实施例的修改处理以使得用一个颜色表示与一个光圈值相对应的深度内的范围，但本发明不限于此，并且可以使用表示聚焦状态(散焦值为0)的值作为阈值来用不同的颜色进行修改处理。例如，以浅蓝色示出步骤S410中所计算的第二散焦范围中散焦值大于0的区域(近侧)，并且以深蓝色显示散焦值小于0的区域(远侧)。因而，可以使用户更容易辨识前后方向上的被摄体之间的位置关系，并且判断焦点位置要移动到哪侧。特别地，在两个被摄体具有相似的散焦值但在图像中的面内方向上彼此远离、并且仅通过从视觉上观察被摄体不能容易地判断前后方向上的位置关系的情况下，进一步提高了便利性。此外，修改方法不限于简单地叠加颜色信号的方法，并且可以是诸如根据散焦值改变亮度和色彩的方法等的其它方法。
此外，尽管本实施例说明了如图2A和2B所示、基于由穿过摄像光学系统的出射光瞳的不同区域的光束形成的多个被摄体图像之间的相位差来获取与至被摄体的距离有关的信息的示例，但代替上述示例或者连同上述示例一起，可以使用其它的结构或方式。例如，可以使用具有多个镜头和多个图像传感器的多镜头照相机，以使得可以更准确地检测图像偏移量。另外，通过采用可以使用TOF(飞行时间)照相机或超声波来测量距离的结构，可以提高在测量至具有无变化图案的被摄体的距离方面的性能。
第二实施例
以下说明本发明的第二实施例。根据第二实施例的图像处理设备的结构与根据第一实施例的图像处理设备的结构相同。因此，省略对该结构的说明。根据本实施例的图像处理设备与第一实施例在操作上不同。以下参考图16所示的流程图以及图5～图11来说明与第一实施例中的操作不同的操作。
图16是示出根据第二实施例的图像处理设备的操作的流程图。首先，在步骤S1601中，边缘生成单元203将Bpf(带通滤波器)应用于图5所示的输入图像501以生成边缘图像。具体地，边缘生成单元203将通过在水平方向和垂直方向上向输入图像应用滤波器[-1 0 20-1]所获得的信号与输入图像相加。注意，用于生成边缘图像的方法不限于上述示例，并且可以是其它方法，诸如通过计算已应用了Lpf(低通滤波器)的图像和原始图像之间的差分来提取边缘分量的方法等。图6A的图像601是如此得到的边缘图像。
在步骤S1602中，散焦计算单元204生成针对输入图像501的散焦分布图。具体的生成方法与第一实施例中的生成方法相同。图6B的图像602是如此得到的散焦分布图。在图像602中，深度方向的中间的人物503的区域具有表示聚焦状态的值，近侧的人物502表示存在前景模糊的失焦状态，并且远侧的人物504表示存在背景模糊的失焦状态。
在步骤S1603中，直方图计算单元205基于步骤S1602中所生成的散焦分布图图像602来生成散焦值的直方图。图7示出如此得到的直方图。在该图中，利用虚线701表示的散焦值是0，这意味着完美聚焦。此外，正的散焦值意味着存在前景模糊的失焦状态，并且负的散焦值意味着存在背景模糊的失焦状态。
在步骤S1604中，使用步骤S1603中所生成的散焦值的直方图来计算第一散焦范围。这里，第一散焦范围是被判断为包括在当前拍摄到的图像的景深内的散焦值的范围。为了计算第一散焦范围，将摄像信息获取单元202针对输入图像501所获得的光圈值表示为F，将可接受的模糊圆直径的值、即取决于摄像单元102的像素数和大小的值表示为δ，并且将该范围的上限值和下限值分别表示为+Fδ和-Fδ。因而，如图7的直方图所示，可以将散焦值在-Fδ～+Fδ的范围(灰色部分)内的区域判断为包括在深度内。
在步骤S1605中，显示修改处理单元206将显示修改处理应用于输入图像501。具体地，显示修改处理单元206进行用以将绿色的信号叠加在输入图像501的如下区域上的处理，其中对于该区域，步骤S1601中所生成的边缘信号的值不小于预定值，并且步骤S1602中所生成的散焦值包括在第一散焦范围中。图8的图像801是如此得到的图像。可以看出，绿色(粗线)仅叠加在深度方向的中间的人物503的边缘区域上，以使得明显。相比之下，绿色未叠加在其它两个人物(即，人物502和人物504)上，并且可以看出，这两个人物在深度外。
在步骤S1606中，控制单元105判断从用户改变摄像光学系统101的焦点位置起是否经过了预定时间段(焦点调整信息)。具体地，首先，控制单元105按预定时间间隔判断是否进行了焦点调整，并且如果用户已移动了调焦环，则判断为焦点位置已改变。接着，控制单元105判断从焦点位置改变时起是否经过了预定时间段、例如三秒的时间段。这里，从焦点位置改变时起提供了预定时间段，这是因为在用户以手动调焦(以下称为“MF”)模式调整焦点时，略微地移动或停止调焦环，并且期望防止判断的结果响应性地改变。注意，用于调整焦点的方法不限于上述方法，并且即使在AF模式有效时，用户也可以通过操作除调焦环以外的操作构件(诸如快门按钮或显示单元106的画面等)来调整焦点。此外，用于检测焦点调整的方法可以是其它方法，诸如基于在输入图像501的深度内的边缘信号的变化来进行判断的方法等。如果判断为从焦点位置改变起经过了预定时间段，则处理进入步骤S1607，否则处理进入步骤S1610。
在步骤S1607中，散焦计算单元204计算两个虚拟光圈值。这里，虚拟光圈值是与当前光圈值不同的光圈值，并且可以使用以下的等式来计算。
Figure BDA0002079036360000141
Figure BDA0002079036360000142
这里，FV+和FV-表示虚拟光圈值，FR表示当前光圈值，并且N+和N-各自表示为了增大或减小景深而要改变光圈值的级数，其中N+和N-这两者都是根据FR所确定的常数。更具体地，在本实施例中，控制单元105确定光圈相对于当前光圈值虚拟地变宽或变窄的级数，并且计算在光圈变宽或变窄了该级数的情况下景深将如何改变并显示在显示单元106上。用户可以检查景深如何改变，并且在确定光圈要改变的量时考虑它，以获得期望的景深。
如下确定用于使光圈虚拟地变宽或变窄的级数N+和级数N-。图9A和9B示出当前光圈值FR与用于虚拟地改变光圈值的级数N+和级数N-之间的关系。可以看出，随着FR的值增大，N+的值减小并且N-的值增大。这是因为对于较小的当前光圈值FR(较宽的光圈)，深度的变化量较小，并且目的是通过增大光圈值虚拟地改变的程度来增大深度的变化量。这样，通过根据当前光圈值对光圈值虚拟地改变的量进行改变，用户可以容易地掌握在光圈值改变时景深将如何改变。
注意，用于计算虚拟光圈值FV+和FV-的方法不限于上述方法，并且可以是诸如N+随着FR的增大而增大的方法等的其它方法。还可以允许用户自由地确定设置。例如，可以采用如下的方法：在FV-固定为最小光圈值的状态下显示光圈开放时的深度的同时，使用增大了1级的FV+作为光圈值来显示深度。
在步骤S1608中，散焦计算单元204计算针对步骤S1607中所计算的虚拟光圈值FV+和FV-的第二散焦范围。为了计算第二散焦范围，与步骤S1604一样，将在光圈值改变为较大值时的景深的上限值和下限值分别表示为+FV+δ和-FV+δ，并且将在光圈值改变为较小值时的景深的上限值和下限值分别表示为+FV-δ和-FV-δ。在图10中示出如此得到的第二散焦范围的示例。在该图中，两个第二散焦范围与步骤S1604中所计算出的第一散焦范围相比分别更窄和更宽，这分别表示作为光圈值虚拟地改变的结果、深度减小或增大。
在步骤S1609中，显示修改处理单元206还对在步骤S1605中进行了修改处理的图像进行修改处理。具体地，进行以下处理：将用于绘制预定颜色的颜色信号叠加在第二散焦范围中包括了步骤S1602中所生成的散焦值的区域上。在这里的步骤S1608中，计算两个第二散焦范围，其中一个第二散焦范围用于光圈值增大的情况，并且另一第二散焦范围用于光圈值减小的情况。然而，颜色信号可以叠加到在深度内且包括在这两个范围其中之一中的区域上，或者可以将用于绘制不同颜色的颜色信号分别叠加在与这两个范围相对应的区域上。例如，将蓝色叠加到在光圈值增大时的深度内的区域上，并且将红色叠加到在光圈值减小时的深度内的区域上。结果，可以示出在光圈值改变时深度将改变的程度。
图11的图像1101包括如此得到的图像。在图8的图像801中，仅在深度方向的中间的人物503的边缘区域上叠加颜色信号，而在图11中，可以看出，还在近侧的人物502的边缘区域和远侧的人物504的边缘区域上叠加颜色信号(中等粗线)。因此，用户可以判断应调整多少程度的光圈值以将所有三个人物都放在深度内。
在步骤S1610中，将显示修改处理单元206所生成的修改图像1101显示在显示单元106上。在用户调整焦点位置时，将颜色信号叠加在当前深度范围内的区域上，并且在用户调整深度范围或模糊程度时，将颜色信号叠加在与多个光圈值相对应的深度范围内的区域上。因此，可以显示适合于用户进行操作的目的的信息。
如上所述，执行根据本实施例的处理，通过该处理，获取到输入图像，图像处理单元104进行散焦计算和修改处理，并且将如此得到的图像显示在显示单元106上。利用根据本实施例的这种结构，在用户进行摄像时，显示与适合于用户操作的状态的景深有关的信息。结果，可以减轻在用户调整焦点位置和深度以进行摄像时对用户的负担。
尽管进行根据本实施例的修改处理使得用一个颜色表示与一个光圈值相对应的深度内的范围，但本发明不限于此，并且可以使用表示聚焦状态(散焦值为0)的值作为阈值来用不同的颜色进行修改处理。例如，步骤S1608中所计算的第二散焦范围中散焦值大于0的区域(近侧)以浅蓝色示出，并且散焦值小于0的区域(远侧)以深蓝色显示。因而，可以使用户更容易辨识前后方向上的被摄体之间的位置关系，并且判断焦点位置要移动到哪侧。特别地，在两个被摄体具有相似的散焦值但在图像中的面内方向上彼此远离、并且仅通过从视觉上观察被摄体不能容易地判断前后方向上的位置关系的情况下，进一步提高了便利性。此外，修改方法不限于简单地叠加颜色信号的方法，并且可以是诸如根据散焦值改变亮度和色彩的方法等的其它方法。
此外，尽管本实施例说明了如图2A和2B所示、基于由穿过摄像光学系统的出射光瞳的不同区域的光束形成的多个被摄体图像之间的相位差来获取与距离有关的信息的示例，但代替上述示例或者连同上述示例一起，可以使用其它的结构或方式。例如，可以使用具有多个镜头和多个图像传感器的多镜头照相机，以使得可以更准确地检测图像偏移量。另外，通过采用可以使用TOF(飞行时间)照相机或超声波测量距离的结构，可以提高测量至具有无变化图案的被摄体的距离的性能。此外，在本实施例中，尽管基于由穿过摄像光学系统的出射光瞳的不同区域的光束形成的多个被摄体图像之间的相位差来生成散焦值的分布图，但本发明不限于这种方式，并且可以生成基于相位差首先计算出的图像偏移量的分布图，并且可以使用该分布图来进行显示处理。在图像偏移量的分布图的情况下，在转换为散焦值时，可以减轻计算负荷并且可以提高处理速度。然而，需要将景深的范围转换成图像偏移量的范围，并且指定图像中的在景深内的区域。可以进一步将散焦值转换成从摄像设备至被摄体的被摄体距离，并且可以生成被摄体距离的分布图。
尽管以上说明了本发明的优选实施例，但本发明不限于这些实施例，并且可以在本发明的景深的范围内进行各种修改和改变。例如，以上实施例所述的各种图像处理中的各图像处理的一部分或全部可以由用于图像拍摄的装置(例如，照相机)的外部装置(例如，计算机)执行。
其它实施例
本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现，即，通过网络或者各种存储介质将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给系统或装置，该系统或装置的计算机或是中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)读出并执行程序的方法。
尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。

Claims (27)

1.一种图像处理设备，包括：
第一计算部件，用于针对输入图像计算在相对于焦点位置的景深内的深度方向上的第一范围；
第二计算部件，用于针对所述输入图像计算在相对于所述焦点位置的景深内的深度方向上的第二范围，所述第二范围对应于相对于为了拍摄所述输入图像而采用的光圈值虚拟地改变了预定量的光圈值；
获得部件，用于获得与到所述输入图像中的各被摄体的距离有关的信息；以及
显示控制部件，用于根据为了拍摄所述输入图像而采用的摄像模式在第一显示和第二显示之间进行切换，
其中，在进行所述第一显示的情况下，将基于所述与到所述输入图像中的各被摄体的距离有关的信息而指定的所述第一范围中的区域显示在显示部件上，使得所述第一范围中的区域能够区别于除所述第一范围中的区域以外的区域，
其中，在进行所述第二显示的情况下，将基于所述与到所述输入图像中的各被摄体的距离有关的信息而指定的所述第二范围中的区域显示在所述显示部件上，使得所述第二范围中的区域能够区别于除所述第二范围中的区域以外的区域，以及
所述摄像模式包括能够手动改变光圈值的摄像模式和除能够手动改变光圈值的摄像模式以外的摄像模式。
2.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，
在所述摄像模式是所述能够手动改变光圈值的摄像模式的情况下，所述显示控制部件将所述第二范围中的区域显示在所述显示部件上，使得所述第二范围中的区域能够区别于除所述第二范围中的区域以外的区域。
3.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，
在所述摄像模式是所述除能够手动改变光圈值的摄像模式以外的摄像模式的情况下，所述显示控制部件将所述第一范围中的区域显示在所述显示部件上，使得所述第一范围中的区域能够区别于除所述第一范围中的区域以外的区域。
4.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，
所述第二计算部件根据为了拍摄所述输入图像而采用的光圈值，来设置光圈值要虚拟地改变的所述预定量。
5.根据权利要求4所述的图像处理设备，其中，
所述第二计算部件设置光圈值要虚拟地改变的所述预定量，使得为了拍摄所述输入图像而采用的光圈值越小，所述预定量越大。
6.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，
所述显示控制部件在所述第一范围或所述第二范围中的区域上叠加颜色，并且将该区域显示在所述显示部件上，使得所述第一范围或所述第二范围中的区域能够区别于除所述第一范围或所述第二范围中的区域以外的区域。
7.根据权利要求6所述的图像处理设备，其中，
在所述第一范围或所述第二范围的区域中所包括的像素数相对于所述输入图像的总像素数的比例小于预定比例的情况下，所述显示控制部件在所述第一范围或所述第二范围中的区域上叠加颜色，并且将所述第一范围或所述第二范围中的区域显示在所述显示部件上。
8.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，
所述显示控制部件在除所述第一范围或所述第二范围中的区域以外的区域上叠加颜色，并且将该区域显示在所述显示部件上，使得所述第一范围或所述第二范围中的区域能够区别于除所述第一范围或所述第二范围中的区域以外的区域。
9.根据权利要求8所述的图像处理设备，其中，
在所述第一范围或所述第二范围的区域中所包括的像素数相对于所述输入图像的总像素数的比例不小于预定比例的情况下，所述显示控制部件在除所述第一范围或所述第二范围中的区域以外的区域上叠加颜色，并且将该区域显示在所述显示部件上。
10.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，
所述获得部件基于从在一个单位像素中具有多个光电转换元件的图像传感器获取到的信号，来获得与到所述输入图像中的各被摄体的距离有关的信息。
11.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，
所述获得部件通过使用光或超声波检测被摄体距离，来获得与到所述输入图像中的各被摄体的距离有关的信息。
12.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，
所述显示控制部件基于所述输入图像的边缘信号，将所述第一范围或所述第二范围中的区域显示在所述显示部件上，使得所述第一范围或所述第二范围中的区域能够区别于除所述第一范围或所述第二范围中的区域以外的区域。
13.一种图像处理设备，包括：
第一计算部件，用于针对输入图像计算在相对于焦点位置的景深内的深度方向上的第一范围；
第二计算部件，用于针对所述输入图像计算在相对于所述焦点位置的景深内的深度方向上的第二范围，所述第二范围对应于相对于为了拍摄所述输入图像而采用的光圈值虚拟地改变了预定量的光圈值；
获得部件，用于获得与到所述输入图像中的各被摄体的距离有关的信息；以及
显示控制部件，用于根据为了拍摄所述输入图像而采用的焦点调整信息在第一显示和第二显示之间进行切换，
其中，在进行所述第一显示的情况下，将基于所述与到所述输入图像中的各被摄体的距离有关的信息而指定的所述第一范围中的区域显示在显示部件上，使得所述第一范围中的区域能够区别于除所述第一范围中的区域以外的区域，
其中，在进行所述第二显示的情况下，将基于所述与到所述输入图像中的各被摄体的距离有关的信息而指定的所述第二范围中的区域显示在所述显示部件上，使得所述第二范围中的区域能够区别于除所述第二范围中的区域以外的区域，以及
其中，所述焦点调整信息表示从改变了所述焦点位置起是否经过了预定时间段。
14.根据权利要求13所述的图像处理设备，其中，
在从改变了所述焦点位置起尚未经过所述预定时间段的情况下，所述显示控制部件将所述第一范围中的区域显示在所述显示部件上，使得所述第一范围中的区域能够区别于除所述第一范围中的区域以外的区域。
15.根据权利要求13所述的图像处理设备，其中，
在从改变了所述焦点位置起经过了所述预定时间段时，所述显示控制部件将所述第二范围中的区域显示在所述显示部件上，使得所述第二范围中的区域能够区别于除所述第二范围中的区域以外的区域。
16.根据权利要求13所述的图像处理设备，其中，
所述第二计算部件根据为了拍摄所述输入图像而采用的光圈值，来设置光圈值要虚拟地改变的所述预定量。
17.根据权利要求16所述的图像处理设备，其中，
所述第二计算部件设置光圈值要虚拟地改变的所述预定量，使得为了拍摄所述输入图像而采用的光圈值越小，所述预定量越大。
18.根据权利要求13所述的图像处理设备，其中，
所述显示控制部件在所述第一范围或所述第二范围中的区域上叠加颜色，并且将该区域显示在所述显示部件上，使得所述第一范围或所述第二范围中的区域能够区别于除所述第一范围或所述第二范围中的区域以外的区域。
19.根据权利要求18所述的图像处理设备，其中，
在所述第一范围或所述第二范围的区域中所包括的像素数相对于所述输入图像的总像素数的比例小于预定比例的情况下，所述显示控制部件在所述第一范围或所述第二范围中的区域上叠加颜色，并且将所述第一范围或所述第二范围中的区域显示在所述显示部件上。
20.根据权利要求13所述的图像处理设备，其中，
所述显示控制部件在除所述第一范围或所述第二范围中的区域以外的区域上叠加颜色，并且将该区域显示在所述显示部件上，使得所述第一范围或所述第二范围中的区域能够区别于除所述第一范围或所述第二范围中的区域以外的区域。
21.根据权利要求20所述的图像处理设备，其中，
在所述第一范围或所述第二范围的区域中所包括的像素数相对于所述输入图像的总像素数的比例不小于预定比例的情况下，所述显示控制部件在除所述第一范围或所述第二范围中的区域以外的区域上叠加颜色，并且将该区域显示在所述显示部件上。
22.根据权利要求13所述的图像处理设备，其中，
所述获得部件基于从在一个单位像素中具有多个光电转换元件的图像传感器获取到的信号，来获得与到所述输入图像中的各被摄体的距离有关的信息。
23.根据权利要求13所述的图像处理设备，其中，
所述获得部件通过使用光或超声波检测被摄体距离，来获得与到所述输入图像中的各被摄体的距离有关的信息。
24.根据权利要求13所述的图像处理设备，其中，
所述显示控制部件基于所述输入图像的边缘信号，将所述第一范围或所述第二范围中的区域显示在所述显示部件上，使得所述第一范围或所述第二范围中的区域能够区别于除所述第一范围或所述第二范围中的区域以外的区域。
25.一种图像处理方法，包括：
针对输入图像计算在相对于焦点位置的景深内的深度方向上的第一范围；
针对所述输入图像计算在相对于所述焦点位置的景深内的深度方向上的第二范围，所述第二范围对应于相对于为了拍摄所述输入图像而采用的光圈值虚拟地改变了预定量的光圈值；
获得与到所述输入图像中的各被摄体的距离有关的信息；以及
根据为了拍摄所述输入图像而采用的摄像模式在第一显示和第二显示之间进行切换，
其中，在进行所述第一显示的情况下，将基于所述与到所述输入图像中的各被摄体的距离有关的信息而指定的所述第一范围中的区域显示在显示部件上，使得所述第一范围中的区域能够区别于除所述第一范围中的区域以外的区域，
其中，在进行所述第二显示的情况下，将基于所述与到所述输入图像中的各被摄体的距离有关的信息而指定的所述第二范围中的区域显示在所述显示部件上，使得所述第二范围中的区域能够区别于除所述第二范围中的区域以外的区域，以及
其中，所述摄像模式包括能够手动改变光圈值的摄像模式和除能够手动改变光圈值的摄像模式以外的摄像模式。
26.一种图像处理方法，包括：
针对输入图像计算在相对于焦点位置的景深内的深度方向上的第一范围；
针对所述输入图像计算在相对于所述焦点位置的景深内的深度方向上的第二范围，所述第二范围对应于相对于为了拍摄所述输入图像而采用的光圈值虚拟地改变了预定量的光圈值；
获得与到所述输入图像中的各被摄体的距离有关的信息；以及
根据为了拍摄所述输入图像而采用的焦点调整信息在第一显示和第二显示之间进行切换，
其中，在进行所述第一显示的情况下，将基于所述与到所述输入图像中的各被摄体的距离有关的信息而指定的所述第一范围中的区域显示在显示部件上，使得所述第一范围中的区域能够区别于除所述第一范围中的区域以外的区域，
其中，在进行所述第二显示的情况下，将基于所述与到所述输入图像中的各被摄体的距离有关的信息而指定的所述第二范围中的区域显示在所述显示部件上，使得所述第二范围中的区域能够区别于除所述第二范围中的区域以外的区域，以及
其中，所述焦点调整信息表示从改变了所述焦点位置起是否经过了预定时间段。
27.一种计算机可读存储介质，其存储有用于使计算机执行根据权利要求25或26所述的图像处理方法的程序。
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